(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主表面に凹部を形成する工程と、
前記基板の主表面上に、前記凹部の一方の内側面を起点として（０００−１）面からなる第１側面を有する窒化物系半導体層を形成する工程とを備える、窒化物系半導体層の形成方法。
【請求項２】
前記窒化物系半導体層を形成する工程は、前記第１側面と対向する領域に、前記凹部の他方の内側面を起点として第２側面を有する前記窒化物系半導体層を形成する工程を含む、請求項１に記載の窒化物系半導体層の形成方法。
【請求項３】
前記凹部の一方の内側面は、（０００−１）面を含んでいる、請求項１または２に記載の窒化物系半導体層の形成方法。
【請求項４】
前記第１側面および前記第２側面は、前記窒化物系半導体層の結晶成長面からなる、請求項２または３に記載の窒化物系半導体層の形成方法。
【請求項５】
前記第２側面は、{Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ}面（ここでＡ≧０およびＢ≧０であり、かつ、ＡおよびＢの少なくともいずれか一方が０ではない整数）からなる、請求項２〜４のいずれか１項に記載の窒化物系半導体層の形成方法。
【請求項６】
前記基板は、窒化物系半導体からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の窒化物系半導体層の形成方法。
【請求項７】
前記第１側面または前記第２側面のいずれか一方は、前記基板の主表面に対して略垂直である、請求項２〜６のいずれか１項に記載の窒化物系半導体層の形成方法。
【請求項８】
少なくとも前記第１側面または前記第２側面のいずれか一方は、前記窒化物系半導体層の主表面に対して鈍角をなすように形成される、請求項２〜６のいずれか１項に記載の窒化物系半導体層の形成方法。
【請求項９】
前記基板は、下地基板と、前記下地基板上に形成され、ＡｌＧａＮからなる下地層とを含み、
前記下地基板および前記下地層の格子定数を、それぞれ、ｃ１およびｃ２とした場合、
ｃ１＞ｃ２の関係を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の窒化物系半導体層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物系半導体層の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、窒化ガリウム（ＧａＮ）などの窒化物系材料からなる発光素子は、ＤＶＤシステムなどに用いられる記録／再生用の光源として４０５ｎｍ青紫色半導体レーザ（ＬＤ）として実用化が進んでいる。また、窒化物系材料を用いた青色や緑色で発振する半導体レーザ素子の開発が行われている。そして、近年、ＧａＮ基板の極性面（（０００１）面）上に形成した発光素子では、大きなピエゾ電界の影響により発光効率が低下することを考慮して、ＧａＮ基板の非極性面（ｍ面（１−１００）面やａ面（１１−２０）面など）上に結晶成長により発光素子層を形成した半導体レーザ素子が提案されている（たとえば、特許文献１および非特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１３６９２号公報
【非特許文献２】Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ                    Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．９，２００７，                          ｐｐ．Ｌ１８７−Ｌ１８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１および非特許文献２に開示された半導体レーザ装置（レーザ素子）では、製造プロセス上、発光素子層をＧａＮ基板の平坦な主表面上に結晶成長させて形成するために、結晶成長の過程において、発光素子層の上面（主表面）は一定の平坦性が確保される。しかしながら、発光素子層の平坦性をより確実に形成するという点を考慮した場合、上記特許文献１および非特許文献２に開示された半導体レーザ装置の製造プロセスでは、発光素子層の平坦性を確実に得るのが不十分であると考えられる。このため、上記特許文献１および非特許文献２に開示された半導体レーザ装置の製造プロセスでは、発光素子層を有する半導体層の表面の平坦性をより一層向上させるのが困難であるという問題点がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、発光素子層を有する半導体層の表面の平坦性をより一層向上させることが可能な窒化物系半導体層の形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による窒化物系半導体層の形成方法は、基板の主表面に凹部を形成する工程と、基板の主表面上に、凹部の一方の内側面を起点として（０００−１）面からなる第１側面を有する窒化物系半導体層を形成する工程とを備える。
【０００７】
この発明の一の局面による窒化物系半導体層の形成方法では、上記のように、基板の主表面に凹部を形成する工程と、凹部の一方の内側面を起点として（０００−１）面からなる第１側面を有する窒化物系半導体層を形成する工程とを備えることによって、窒化物系半導体層が基板上に結晶成長する際に、成長層の上面（窒化物系半導体層の主表面）が成長する成長速度よりも、凹部の一方の内側面を起点とした（０００−１）面が形成される成長速度が遅いので、成長層の上面（主表面）が平坦性を保ちながら成長する。これにより、（０００−１）端面を形成しない場合の窒化物系半導体層の成長層表面と比較して、発光素子層を有する半導体層の表面の平坦性をより一層向上させることができる。また、凹部の一方の内側面を起点として（０００−１）面からなる第１側面を有する窒化物系半導体層を形成する工程を備えることによって、成長層の上面のみならず第１側面についても（０００−１）面からなる平坦な端面として形成することができる。したがって、この発明の窒化物系半導体層の形成方法を半導体レーザ素子の形成方法に適用すれば、劈開工程を用いることなく、（０００−１）面からなる共振器端面を有する窒化物系半導体層（発光層）を形成することができる。
【０００８】
また、本発明を、主表面がｍ面（（１−１００）面）やａ面（（１１−２０）面）を有する基板上に窒化物系半導体層からなるレーザ素子層を形成する場合に適用すれば、窒化物系半導体層の［０００１］方向に沿って導波路を形成することにより半導体レーザの利得を向上させる場合に、［０００１］方向と垂直な方向に延びる一対の共振器端面（（０００１）面および（０００−１）面の組み合わせ）のうちの（０００−１）面の端面を、窒化物系半導体層の結晶成長を利用して容易に形成することできる。
【０００９】
上記一の局面による窒化物系半導体層の形成方法において、好ましくは、窒化物系半導体層を形成する工程は、第１側面と対向する領域に、凹部の他方の内側面を起点として第２側面を有する窒化物系半導体層を形成する工程を含む。このように構成すれば、窒化物系半導体層が基板上に結晶成長する際に、成長層の上面（窒化物系半導体層の主表面）が成長する成長速度よりも、凹部の他方の内側面を起点とした第２側面が形成される成長速度が遅いので、成長層の上面（主表面）が平坦性を保ちながら成長する。これにより、上記第１側面のみならず第２側面を形成しない場合の窒化物系半導体層の成長層の表面と比較して、発光素子層を有する半導体層の表面の平坦性をさらに向上させることができる。また、成長層の表面（上面）のみならず第２側面についても平坦性を有する端面として形成することができるので、劈開工程を用いることなく、第２側面からなる共振器端面を有する窒化物系半導体層（発光層）を形成することができる。
【００１０】
上記第１側面と対向する領域に第２側面を有する窒化物系半導体層を形成する工程を含む構成において、好ましくは、凹部の一方の内側面は、（０００−１）面を含んでいる。このように構成すれば、基板の主表面上に（０００−１）面からなる第１側面を有する窒化物系半導体層を形成する際に、（０００−１）面からなる凹部の一方の内側面を引き継ぐようにして半導体層の（０００−１）面が形成されるので、（０００−１）面からなる第１側面を基板上に容易に形成することができる。
【００１１】
上記第１側面と対向する領域に第２側面を有する窒化物系半導体層を形成する工程を含む構成において、好ましくは、第１側面および第２側面は、窒化物系半導体層の結晶成長面からなる。このように構成すれば、上記第１側面および第２側面の２種類の成長面（端面）を、それぞれ、窒化物系半導体層の結晶成長と同時に形成することができる。
【００１２】
上記第１側面と対向する領域に第２側面を有する窒化物系半導体層を形成する工程を含む構成において、好ましくは、第２側面は、{Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ}面（ここでＡ≧０およびＢ≧０であり、かつ、ＡおよびＢの少なくともいずれか一方が０ではない整数）からなる。このように構成すれば、基板上に{Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ}面に該当しない側面（端面）を形成する場合の窒化物系半導体層の成長層の表面（主表面）と比較して、基板上に{Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ}面からなる第２側面を形成する場合の成長層の表面（上面）が確実に平坦性を有するように形成することができる。また、{Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ}面は、窒化物系半導体層の主表面よりも成長速度が遅いので、結晶成長によって、容易に第２側面を形成することができる。
【００１３】
上記一の局面による窒化物系半導体層の形成方法において、好ましくは、基板は、窒化物系半導体からなる。このように構成すれば、窒化物系半導体からなる基板上に窒化物系半導体層の結晶成長を利用して、（０００−１）面からなる第１側面および{Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ}面からなる第２側面を有する窒化物系半導体層を、容易に形成することができる。
【００１４】
上記第１側面と対向する領域に第２側面を有する窒化物系半導体層を形成する工程を含む構成において、好ましくは、第１側面または第２側面のいずれか一方は、基板の主表面に対して略垂直である。このように構成すれば、劈開工程を用いることなく、第１側面または第２側面のいずれか一方からなる共振器端面を有する窒化物系半導体層（発光層）を容易に形成することができる。
【００１５】
上記第１側面と対向する領域に第２側面を有する窒化物系半導体層を形成する工程を含む構成において、好ましくは、少なくとも第１側面または第２側面のいずれか一方は、窒化物系半導体層の主表面に対して鈍角をなすように形成される。このように構成すれば、基板上に窒化物系半導体層を結晶成長させる際に、平坦性を有する窒化物系半導体層を容易に形成することができる。
【００１６】
上記一の局面による窒化物系半導体層の形成方法において、好ましくは、基板は、下地基板と、下地基板上に形成され、ＡｌＧａＮからなる下地層とを含み、下地基板および下地層の格子定数を、それぞれ、ｃ１およびｃ２とした場合、ｃ１＞ｃ２の関係を有する。このように構成すれば、下地基板上にＡｌＧａＮからなる下地層を形成する際に、下地層の格子定数ｃ２が下地基板の格子定数ｃ１よりも小さい（ｃ１＞ｃ２）ので、下地基板側の格子定数ｃ１に合わせようとして下地層の内部に引張応力が生じる。この結果、下地層の厚みが所定の厚み以上の場合にはこの引張応力に耐え切れずに下地層には（０００−１）面に沿ってクラックが形成される。これにより、下地層上に窒化物系半導体層の第１側面（（０００−１）面）を形成するための基準となる（０００−１）面からなる内側面（凹部一方の内側面）を、容易に下地層に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体発光素子の概略的な構成を説明するための断面図である。図１を参照して、本発明の具体的な実施形態を説明する前に、本発明による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体発光素子の概略的な構成について、半導体発光素子１０を例として説明する。
【００１９】
半導体発光素子１０は、図１に示すように、第１半導体１上に、発光層２が形成されている。発光層２上には、第２半導体３が形成されている。また、第１半導体１の下面上には、第１電極４が形成されているとともに、第２半導体３上には、第２電極５が形成されている。なお、第１半導体１は、本発明の「基板」および「窒化物系半導体層」の一例であり、発光層２および第２半導体３は、それぞれ、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。
【００２０】
ここで、一般的に、第１半導体１および第２半導体３の間に、第１半導体１および第２半導体３のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する発光層２を形成して二重ヘテロ構造を形成することによって、発光層２にキャリアを閉じ込めやすくすることができるとともに、半導体発光素子１０の発光効率を向上させることが可能である。また、発光層２を単一量子井戸（ＳＱＷ）構造や多重量子井戸（ＭＱＷ）構造とすることにより、さらに発光効率を向上させることが可能である。この量子井戸構造の場合、井戸層の厚みが小さいので、井戸層が歪みを有する場合においても、井戸層の結晶性が悪化するのを抑制することができる。なお、井戸層は、発光層２の主表面２ａの面内方向に圧縮歪みを有する場合であっても、面内方向に引っ張り歪みを有する場合であっても、結晶性が悪化するのが抑制される。また、発光層２は、アンドープでもよく、ドーピングされていてもよい。
【００２１】
また、本発明において、第１半導体１は、基板または半導体層により構成されていてもよいし、基板と半導体層との両方により構成されていてもよい。また、第１半導体１が基板と半導体層との両方により構成される場合、基板は、第１半導体１の第２半導体３が形成される側とは反対側（第１半導体１の下面側）に形成される。
【００２２】
また、基板は、ＧａＮ基板やα−ＳｉＣ基板を用いることができる。ＧａＮ基板およびα−ＳｉＣ基板上には、基板と同じ主表面を有する窒化物系半導体層が形成される。たとえば、α−ＳｉＣ基板のａ面およびｍ面上には、それぞれ、ａ面およびｍ面を主表面とする窒化物系半導体層が形成される。また、ａ面を主表面とする窒化物系半導体が形成されたｒ面サファイア基板を基板として用いてもよい。また、ａ面およびｍ面を主表面とする窒化物系半導体層が形成されたＬｉＡｌＯ２基板またはＬｉＧａＯ２基板を基板として用いることができる。
【００２３】
また、ｐｎ接合型の半導体発光素子１０では、第１半導体１と第２半導体３とは互いに異なる導電性を有する。第１半導体１がｐ型であり第２半導体３がｎ型であってもよいし、第１半導体１がｎ型であり第２半導体３がｐ型であってもよい。
【００２４】
また、第１半導体１および第２半導体３は、発光層２よりもバンドギャップの大きいクラッド層（図示せず）などを含んでいてもよい。また、第１半導体１および第２半導体３は、それぞれ、発光層２側から近い順に、クラッド層とコンタクト層（図示せず）とを含んでいてもよい。この場合、コンタクト層は、クラッド層よりもバンドギャップが小さいことが好ましい。
【００２５】
また、量子井戸の発光層２としては、井戸層としてＧａＩｎＮ、障壁層として井戸層よりもバンドギャップの大きいＡｌＧａＮ、ＧａＮおよびＧａＩｎＮを用いることができる。また、クラッド層およびコンタクト層としては、ＧａＮおよびＡｌＧａＮを用いることができる。
【００２６】
また、第２電極５は、第２半導体３上の一部の領域に形成してもよい。また、半導体発光素子１０が発光ダイオードである場合、光の出射側（上面側）に形成されている電極（この場合、第２電極５）は、透光性を有するのが好ましい。
【００２７】
図２は、窒化物系半導体の結晶方位と、本発明の窒化物系半導体層の形成方法を用いて半導体素子を形成する場合の基板の主表面の法線方向の範囲を示した図である。次に、図２を参照して、本発明の窒化物系半導体層の形成方法を用いて半導体発光素子を形成する場合の基板の面方位について説明する。
【００２８】
図２に示すように、基板６の主表面６ａの法線方向は、それぞれ、［１１−２０］方向と略［１０−１０］方向とを結ぶ線３００（［Ｃ＋Ｄ、Ｃ、−２Ｃ−Ｄ、０］方向（Ｃ≧０およびＤ≧０であり、かつ、ＣおよびＤの少なくともいずれか一方が０ではない整数））、および、［１１−２０］方向と略［１１−２−５］方向とを結ぶ線４００（［１、１、−２、−Ｅ］方向（０≦Ｅ≦５））、および、［１０−１０］方向と略［１０−１−４］方向とを結ぶ線５００（［１、−１、０、−Ｆ］方向（０≦Ｆ≦４））、および、略［１１−２−５］方向と略［１０−１−４］方向とを結ぶ線６００（［Ｇ＋Ｈ、Ｇ、−２Ｇ−Ｈ、−５Ｇ−４Ｈ］方向（Ｇ≧０およびＨ≧０であり、かつ、ＧおよびＨの少なくともいずれか一方が０ではない整数））によって囲まれる範囲（斜線でハッチングされた領域）にある。
【００２９】
以下、上記した本発明の概念を具体化した本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図３は、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図４は、図３に示した窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための、半導体レーザ素子の共振器方向に沿った断面図である。図３および図４を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子３０の構造について説明する。
【００３１】
この第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子３０では、図３に示すように、共振器方向（Ａ方向）の一方の端部（光出射面３０ａ側の端部）に段差部１１ａが形成されている。また、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板１１上に、約３．１μｍの厚みを有する半導体レーザ素子層１２が形成されている。また、半導体レーザ素子層１２は、図４に示すように、共振器長が約１５００μｍを有するとともに、［０００１］方向である共振器方向（Ａ方向）の両端部に、ｎ型ＧａＮ基板１１の主表面に対して略垂直な光出射面３０ａおよび光反射面３０ｂがそれぞれ形成されている。なお、ｎ型ＧａＮ基板１１および半導体レーザ素子層１２は、それぞれ、本発明の「基板」および「窒化物系半導体層」の一例であり、光出射面３０ａは、本発明の「第１側面」の一例である。なお、本発明において、光出射面３０ａは、光出射側および光反射側のそれぞれの共振器端面から出射されるレーザ光強度の大小関係により区別される。すなわち、相対的にレーザ光の出射強度の大きい側が光出射面３０ａであり、相対的にレーザ光の出射強度の小さい側が光反射面３０ｂである。
【００３２】
ここで、第１実施形態では、半導体レーザ素子層１２は、ｎ型ＧａＮ基板１１の非極性面であるｍ面（（１−１００）面）からなる主表面上に形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１１の段差部１１ａは、ｎ型ＧａＮ基板１１の主表面と略垂直な（０００−１）面からなる端面１１ｂを有している。そして、図４に示すように、半導体レーザ素子層１２の光出射面３０ａは、ｎ型ＧａＮ基板１１の端面１１ｂを引き継ぐように結晶成長した（０００−１）面からなる結晶成長面により構成されている。また、半導体レーザ素子層１２の光反射面３０ｂは、［０００１］方向（図４のＡ１方向）に垂直な端面であるｃ面（（０００１）面）により構成されている。
【００３３】
また、半導体レーザ素子層１２は、図３に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１１の上面に近い方から順に、約３μｍの厚みを有するＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層１３と、約７５ｎｍの厚みを有するとともにＩｎＧａＮからなる３層の量子井戸層とＧａＮからなる３層の障壁層とが交互に積層されたＭＱＷ構造を有する活性層１４とを含んでいる。また、図３に示すように、活性層１４上には、約０．０５μｍの厚みを有する平坦部と、平坦部の略中央部から上方（Ｃ２方向）に突出するように形成され約１μｍの厚みを有する凸部とを有するＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１５が形成されている。また、ｐ型クラッド層１５の凸部上には、約３ｎｍの厚みを有するアンドープＩｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎからなるｐ型コンタクト層１６が形成されている。また、ｐ型クラッド層１５の凸部とｐ型コンタクト層１６とによって、窒化物系半導体レーザ素子３０の光導波路として共振器方向（図１のＡ方向）にストライプ状（細長状）に延びるリッジ部３１が構成されている。なお、活性層１４は、単層または単一量子井戸（ＳＱＷ）構造などにより構成されていてもよい。また、ｎ型クラッド層１３は、活性層１４よりもバンドギャップが大きく、ｐ型クラッド層１５は、活性層１４よりもバンドギャップが大きい。なお、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、量子井戸層、障壁層、ｐ型クラッド層１５およびｐ型コンタクト層１６は、それぞれ、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。
【００３４】
また、ｎ型クラッド層１３と活性層１４との間に、ｎ型クラッド層１３と活性層１４との中間のバンドギャップを有する光ガイド層などが形成されていてもよい。また、活性層１４とｐ型クラッド層１５との間に、活性層１４とｐ型クラッド層１５との中間のバンドギャップを有する光ガイド層などが形成されていてもよい。
【００３５】
また、図３に示すように、半導体レーザ素子層１２のｐ型クラッド層１５の凸部以外の平坦部の上面上およびリッジ部３１の両側面を覆うように、約０．１μｍの厚みを有するＳｉＯ２からなる電流ブロック層１７が形成されている。
【００３６】
また、ｐ型クラッド層１５の上面上の電流ブロック層１７が形成されていない領域（図３のＢ方向の中央部近傍）には、ｐ型クラッド層１５の上面に近い方から順に、約５ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側電極１８が形成される。また、ｐ側電極１８は、電流ブロック層１７の上面上を覆うように形成されている。また、ｐ型クラッド層１５とｐ側電極１８との間には、ｐ型クラッド層１５よりも好ましくはバンドギャップが小さいコンタクト層（図示せず）が形成されていてもよい。
【００３７】
また、図３に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１１に近い側から順に、約１０ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側電極１９が形成されている。このｎ側電極１９は、図４に示すように、Ａ方向両側の共振器端面まで延びるようにｎ型ＧａＮ基板１１の裏面側の全面に形成されている。
【００３８】
図５〜図８は、それぞれ、図３および図４に示した第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図および平面図である。次に、図３〜図８を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子３０の製造プロセスについて説明する。
【００３９】
まず、図５に示すように、エッチング技術を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１１の（１−１００）面からなる主表面に、［０００１］方向（Ａ方向）に約１０μｍの幅Ｗ１を有するとともに、約２μｍの深さを有し、［１１−２０］方向（Ｂ方向）に延びる溝部２０を形成する。なお、図５では、太い斜線部分が溝部２０としてエッチングされた領域である。また、溝部２０は、Ａ方向に、約１６００μｍ（＝Ｗ１＋Ｌ１）周期でストライプ状に形成する。
【００４０】
ここで、第１実施形態では、溝部２０には、図６に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１１の（１−１００）面に対して略垂直な（０００−１）面からなる内側面２０ａと、ｎ型ＧａＮ基板１１の（１−１００）面に対して略垂直な（０００１）面からなる内側面２０ｂとが形成される。なお、溝部２０、内側面２０ａおよび内側面２０ｂは、それぞれ、本発明の「凹部」、「凹部の一方の内側面」および「凹部の他方の内側面」の一例である。
【００４１】
次に、図７に示すように、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、溝部２０を有するｎ型ＧａＮ基板１１上に、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５およびｐ型コンタクト層１６（図３参照）を順次積層することにより、半導体レーザ素子層１２を形成する。なお、図７では、半導体レーザ素子層１２のうち、ｐ型コンタクト層１６（図３参照）が形成されていない部分の共振器方向（Ａ方向）に沿った断面構造を示している。
【００４２】
この際、第１実施形態では、図７に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１１上に半導体レーザ素子層１２を成長させた場合、［１１−２０］方向（図５のＢ方向）に延びる溝部２０の（０００−１）面からなる内側面２０ａにおいて、半導体レーザ素子層１２は、溝部２０の（０００−１）面を引き継ぐように［１−１００］方向（Ｃ２方向）に延びる（０００−１）面を形成しながら結晶成長する。これにより、半導体レーザ素子層１２の（０００−１）面が、窒化物系半導体レーザ素子３０における一対の共振器端面のうちの光出射面３０ａとして形成される。
【００４３】
また、第１実施形態では、溝部２０の（０００−１）面に対向する（０００１）面（内側面２０ｂ）側では、半導体レーザ素子層１２は、［１−１００］方向（Ｃ２方向）に対して所定の角度傾斜した方向に延びる（１−１０１）面からなる結晶成長面（ファセット）３０ｃを形成しながら結晶成長する。なお、結晶成長面３０ｃは、本発明の「第２側面」の一例である。これにより、結晶成長面３０ｃは半導体レーザ素子層１２の上面（主表面）に対して鈍角をなすように形成される。
【００４４】
そして、窒素ガス雰囲気中で、約８００℃の温度条件下でｐ型化アニール処理を行う。また、図３に示すように、ｐ型コンタクト層１６の上面上に、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成した後、そのレジストパターンをマスクとしてドライエッチングなどを行うことにより、リッジ部３１を形成する。その後、ｐ型クラッド層１５の凸部以外の平坦部の上面上およびリッジ部３１の両側面を覆うように、ＳｉＯ２からなる電流ブロック層１７を形成する。また、図３および図８に示すように、真空蒸着法を用いて、電流ブロック層１７上および電流ブロック層１７が形成されていないｐ型コンタクト層１６上に、ｐ側電極１８を形成する。なお、図８では、ｐ型コンタクト層１６が形成された位置における半導体レーザ素子の共振器方向（Ａ方向）に沿った断面構造を示している。
【００４５】
この後、図８に示すように、ｎ型ＧａＮ基板１１の厚みが約１００μｍになるように、ｎ型ＧａＮ基板１１の裏面を研磨した後、真空蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板１１に接触するように、ｎ側電極１９を形成する。
【００４６】
そして、図８に示すように、ｎ側電極１９の裏面側の（０００−１）半導体端面に対応する位置と、所定の（０００１）面を形成したい位置とに、レーザスクライブまたは機械式スクライブにより、ｎ型ＧａＮ基板１１の溝部２０と平行（図３のＢ方向）に延びるように直線状のスクライブ溝２１を形成する。この状態で、図８に示すように、ウェハの表面側（上側）が開くようにｎ型ＧａＮ基板１１の裏面側を支点として荷重を印加することにより、ウェハを、スクライブ溝２１の位置で劈開する。これにより、半導体レーザ素子層１２の（０００１）面が、窒化物系半導体レーザ素子３０における一対の共振器端面のうちの光反射面３０ｂとして形成される。また、溝部２０に対応する領域のｎ型ＧａＮ基板１１は、溝部２０とスクライブ溝２１とを結ぶ劈開線２００に沿って分割される。なお、ｎ型ＧａＮ基板１１の溝部２０は、図４に示すように、素子分割後、光出射面３０ａの下部に形成された段差部１１ａとなる。
【００４７】
この後、共振器方向（図３のＡ方向）に沿って素子を分割してチップ化することによって、図３および図４に示した第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた窒化物系半導体レーザ素子３０が形成される。
【００４８】
第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子３０の製造プロセスでは、上記のように、ｎ型ＧａＮ基板１１の主表面（（１−１００）面）に溝部２０を形成する工程と、溝部２０の内側面２０ａを起点として（０００−１）面からなる光出射面３０ａを有する半導体レーザ素子層１２を形成する工程とを備えることによって、半導体レーザ素子層１２がｎ型ＧａＮ基板１１上に結晶成長する際に、成長層の上面（半導体レーザ素子層１２の主表面）が成長する成長速度よりも、溝部２０の内側面２０ａを起点とした（０００−１）面が形成される成長速度が遅いので、成長層の上面（主表面）が平坦性を保ちながら成長する。なお、この理由は、以下の通りと考えられる。（０００−１）面のような成長速度の遅い面は表面エネルギーが小さく、（１−１００）面のような成長速度の速い面は表面エネルギーが大きいと考えられる。結晶成長中の表面は、表面エネルギーが小さい方がより安定であるため、（１−１００）面のみを成長面とした結晶成長を行う場合、（１−１００）面よりも表面エネルギーが小さい（１−１００）面以外の面が現れやすくなる。この結果、成長面（主表面）の平坦性が損われやすい。一方、第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法では、主表面として成長させる（１−１００）面よりも表面エネルギーの小さい（０００−１）面を形成しながら（１−１００）面を成長させるので、（１−１００）面のみを成長面とした結晶成長を行う場合に比べて、成長面（主表面）の表面エネルギーを小さくすることができる。これにより、成長面（（１−１００）面）の平坦性が改善されると考えられる。上記の考察により、（０００−１）端面を形成しない場合の半導体レーザ素子層１２の成長層表面と比較して、活性層１４を有する半導体レーザ素子層１２の表面の平坦性をより一層向上させることができる。
【００４９】
また、溝部２０の内側面２０ａを起点として（０００−１）面からなる光出射面３０ａを有する半導体レーザ素子層１２を形成する工程を備えることによって、成長層の上面のみならず光出射面３０ａについても（０００−１）面からなる平坦な端面として形成することができる。したがって、この発明の窒化物系半導体層の形成方法を半導体レーザ素子の形成方法に適用すれば、劈開工程を用いることなく、（０００−１）面からなる共振器端面を有する半導体レーザ素子層１２（活性層１４）を形成することができる。
【００５０】
また、第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子３０の製造プロセスでは、半導体レーザ素子層１２を形成する工程を、（０００−１）面を含む光出射面３０ａと対向する領域に、溝部２０の内側面２０ｂを起点として結晶成長面３０ｃを有する半導体レーザ素子層１２を形成する工程を含むように構成することによって、半導体レーザ素子層１２がｎ型ＧａＮ基板１１上に結晶成長する際に、成長層の上面（半導体レーザ素子層１２の主表面）が成長する成長速度よりも、溝部２０の内側面２０ｂを起点とした結晶成長面３０ｃが形成される成長速度が遅いので、成長層の上面（主表面）が平坦性を保ちながら成長する。これにより、光出射面３０ａのみならず結晶成長面３０ｃを形成しない場合の半導体レーザ素子層１２の成長層の表面と比較して、活性層１４を有する半導体レーザ素子層１２の表面の平坦性をさらに向上させることができる。
【００５１】
また、第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子３０の製造プロセスでは、溝部２０の内側面２０ａが（０００−１）面を含むように構成することによって、基板の主表面上に（０００−１）面からなる光出射面３０ａを有する半導体レーザ素子層１２を形成する際、溝部２０の内側面２０ａの（０００−１）面を引き継ぐようにして半導体レーザ素子層１２の（０００−１）面が形成されるので、（０００−１）面からなる光出射面３０ａをｎ型ＧａＮ基板１１上に容易に形成することができる。
【００５２】
また、第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子３０の製造プロセスでは、半導体レーザ素子層１２の光出射面３０ａおよび結晶成長面３０ｃを、半導体レーザ素子層１２の結晶成長面からなるように構成することによって、光出射面３０ａおよび結晶成長面３０ｃの２種類の結晶成長面（端面）を、それぞれ、半導体レーザ素子層１２の結晶成長と同時に形成することができる。
【００５３】
また、第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子３０の製造プロセスでは、結晶成長面３０ｃを（１−１０１）面からなるように構成することによって、ｎ型ＧａＮ基板１１上に（１−１０１）面のようなファセットに該当しない側面（端面）を形成する場合の半導体レーザ素子層１２の成長層の上面（主表面）と比較して、ｎ型ＧａＮ基板１１上に（１−１０１）面からなるファセット（結晶成長面３０ｃ）を形成する場合の成長層の主表面（上面）が確実に平坦性を有するように形成することができる。ここで、（１−１０１）面は、{Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ}面の一例である（１０−１１）面と等価な面である。このように成長面が平坦性を有するように形成することができる理由は、（１−１００）面を主表面として成長させるのと同時に、（１−１００）面よりも成長速度の遅い{Ａ＋Ｂ、Ａ、−２Ａ−Ｂ、２Ａ＋Ｂ}面を側面として成長させることにより、成長面の表面エネルギーを小さくすることができるので、主表面となる（１−１００）面の平坦性が向上されると考えられる。また、（１−１０１）面からなる結晶成長面３０ｃは、半導体レーザ素子層１２の主表面よりも成長速度が遅いので、結晶成長によって、容易に結晶成長面３０ｃを形成することができる。
【００５４】
また、第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子３０の製造プロセスでは、基板を、ＧａＮなどの窒化物系半導体からなるｎ型ＧａＮ基板１１であるように構成することによって、窒化物系半導体からなるｎ型ＧａＮ基板１１上に半導体レーザ素子層１２の結晶成長を利用して、（０００−１）面からなる光出射面３０ａおよび（１−１０１）面からなる結晶成長面３０ｃを有する半導体レーザ素子層１２を、容易に形成することができる。
【００５５】
また、第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子３０の製造プロセスでは、半導体レーザ素子層１２の光出射面３０ａを、ｎ型ＧａＮ基板１１の主表面（（１−１００）面）に対して略垂直であるように構成することによって、劈開工程を用いることなく、光出射面３０ａからなる共振器端面を有する半導体レーザ素子層１２（活性層１４）を容易に形成することができる。
【００５６】
また、第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子３０の製造プロセスでは、非極性面（ｍ面（（１−１００）面））からなる主表面を有するｎ型ＧａＮ基板１１上に半導体レーザ素子層１２を形成することによって、半導体素子層（活性層１４）に発生するピエゾ電場や自発分極などの内部電場をより一層低減することができる。これにより、レーザ光の発光効率を向上させた窒化物系半導体レーザ素子３０を形成することができる。
【００５７】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図９を参照して、この第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子４０では、上記第１実施形態と異なり、略（１−１０−４）面からなる主表面を有するｎ型ＧａＮ基板４１を用いて、ｎ型ＧａＮ基板４１の主表面に［１１−２０］方向（図９の紙面に垂直な方向）に延びる溝部４２を形成した後に、半導体レーザ素子層１２を形成する場合について説明する。なお、ｎ型ＧａＮ基板４１および溝部４２は、それぞれ、本発明の「基板」および「凹部」の一例である。
【００５８】
ここで、第２実施形態では、半導体レーザ素子層１２は、ｎ型ＧａＮ基板４１の略（１−１０−４）面からなる主表面上に形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板４１の段差部４１ａは、ｎ型ＧａＮ基板４１の主表面と略垂直な（１−１０１）面からなる端面４１ｂを有している。そして、図９に示すように、半導体レーザ素子層１２の光出射面４０ａは、ｎ型ＧａＮ基板４１の端面４１ｂを引き継ぐように結晶成長した（１−１０１）面からなる結晶成長面により構成されている。また、半導体レーザ素子層１２の光反射面４０ｂは、［１−１０１］方向（図９のＡ２方向）に垂直な端面である（−１１０−１）面により構成されている。なお、光出射面４０ａは、本発明の「第１側面」の一例である。
【００５９】
なお、第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子４０のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００６０】
図１０および図１１は、図９に示した第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。次に、図９〜図１１を参照して、第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子４０の製造プロセスについて説明する。
【００６１】
まず、上記第１実施形態と同様の製造プロセスにより、エッチング技術を用いて、ｎ型ＧａＮ基板４１の略（１−１０−４）面からなる主表面に、［１１−２０］方向（図１０の紙面に垂直な方向）に延びる溝部４２を形成する。そして、ＭＯＣＶＤ法を用いて、半導体レーザ素子層１２を結晶成長させる。
【００６２】
ここで、第２実施形態では、図１０に示すように、溝部４２の（１−１０１）面からなる内側面４２ａにおいて、半導体レーザ素子層１２は、溝部４２の（１−１０１）面を引き継ぐように［１−１０−４］方向（Ｃ２方向）に延びる（１−１０１）面を形成しながら結晶成長する。これにより、半導体レーザ素子層１２の（１−１０１）面が、窒化物系半導体レーザ素子４０における一対の共振器端面のうちの光出射面４０ａとして形成される。
【００６３】
また、第２実施形態では、溝部４２の（１−１０１）面に対向する（−１１０−１）面（内側面４２ｂ）側では、半導体レーザ素子層１２は、［１−１０−４］方向（Ｃ２方向）に対して所定の角度傾斜した方向に延びる（０００−１）面からなる結晶成長面（ファセット）４０ｃを形成しながら結晶成長する。これにより、結晶成長面４０ｃは半導体レーザ素子層１２の上面（主表面）に対して鈍角をなすように形成される。なお、内側面４２ａおよび内側面４２ｂは、それぞれ、本発明の「凹部の一方の内側面」および「凹部の他方の内側面」の一例であり、結晶成長面４０ｃは、本発明の「第２側面」の一例である。なお、図１０では、半導体レーザ素子層１２のうち、ｐ型コンタクト層１６（図９参照）が形成されていない部分の共振器方向（Ａ方向）に沿った断面構造を示している。
【００６４】
その後、図１１に示すように、上記第１実施形態と同様の製造プロセスにより、半導体レーザ素子層１２上に、電流ブロック層１７およびｐ側電極１８を形成する。また、図１１に示すように、ｎ型ＧａＮ基板４１の厚みが約１００μｍになるように、ｎ型ＧａＮ基板４１の裏面を研磨した後、真空蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板４１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板４１に接触するように、ｎ側電極１９を形成する。
【００６５】
また、第２実施形態では、図１１に示すように、所定の共振器端面を形成したい位置を、半導体レーザ素子層１２の表面側（上面側）からｎ型ＧａＮ基板４１まで達する方向（矢印Ｃ１方向）にドライエッチングを行うことにより、半導体レーザ素子層１２の一方の側面が平坦な略（−１１０−１）面を有する溝部４３を形成する。これにより、溝部４３の一方の側面である略（−１１０−１）面が、窒化物系半導体レーザ素子４０における一対の共振器端面のうちの光反射面４０ｂとして形成される。
【００６６】
そして、図１１に示すように、ｎ側電極１９の裏面側の（１−１０１）半導体端面に対応する位置（溝部４２の下部）と、ｎ側電極１９の裏面側の（−１１０−１）半導体端面に対応する位置（溝部４３の下部）とに、それぞれ、レーザスクライブまたは機械式スクライブにより、ｎ型ＧａＮ基板４１の溝部４２と平行（図１１の紙面に垂直な方向）に延びるように直線状のスクライブ溝４４を形成する。この状態で、図１１に示すように、ウェハの表面側（上側）が開くようにｎ型ＧａＮ基板４１の裏面側を支点として荷重を印加することにより、ウェハを、劈開線２００に沿ってスクライブ溝４４の位置で分離する。なお、ｎ型ＧａＮ基板４１の溝部４２は、図９に示すように、素子分割後、光出射面４０ａの下部に形成された段差部４１ａとなる。
【００６７】
この後、共振器方向（図９のＡ方向）に沿って素子を分割してチップ化することによって、図９に示した第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた窒化物系半導体レーザ素子４０が形成される。
【００６８】
第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子４０の製造プロセスでは、上記のように、半導体レーザ素子層１２を形成する工程を、（１−１０１）面を含む光出射面４０ａと対向する領域に、溝部４２の内側面４２ｂを起点として結晶成長面４０ｃを有する半導体レーザ素子層１２を形成する工程を含むように構成することによって、半導体レーザ素子層１２がｎ型ＧａＮ基板４１上に結晶成長する際に、成長層の上面（半導体レーザ素子層１２の主表面）が成長する成長速度よりも、溝部４２の内側面４２ｂを起点とした結晶成長面４０ｃが形成される成長速度が遅いので、成長層の上面（主表面）が平坦性を保ちながら成長する。これにより、光出射面４０ａのみならず結晶成長面４０ｃを形成しない場合の半導体レーザ素子層１２の成長層の表面と比較して、活性層１４を有する半導体レーザ素子層１２の表面の平坦性をさらに向上させることができる。
【００６９】
また、第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子４０の製造プロセスでは、結晶成長面４０ｃを（０００−１）面からなるように構成することによって、ｎ型ＧａＮ基板４１上に（０００−１）面のようなファセットに該当しない側面（端面）を形成する場合の半導体レーザ素子層１２の成長層の上面（主表面）と比較して、ｎ型ＧａＮ基板４１上に（０００−１）面からなるファセット（結晶成長面４０ｃ）を形成する場合の成長層の主表面（上面）が確実に平坦性を有するように形成することができる。また、結晶成長面４０ｃは、半導体レーザ素子層１２の主表面よりも成長速度が遅いので、結晶成長によって、容易に結晶成長面４０ｃを形成することができる。
【００７０】
また、第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子４０の製造プロセスでは、半導体レーザ素子層１２の光出射面４０ａを、ｎ型ＧａＮ基板４１の（１−１０−４）面に対して略垂直であるように構成することによって、劈開工程を用いることなく、光出射面４０ａからなる共振器端面を有する半導体レーザ素子層１２（活性層１４）を容易に形成することができる。
【００７１】
なお、第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた窒化物系半導体レーザ素子４０の製造プロセスにおけるその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７２】
（第３実施形態）
図１２は、本発明の第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図１３〜図１７は、それぞれ、図１２に示した第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図および断面図である。図１２〜図１７を参照して、この第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子５０の製造プロセスでは、上記第１実施形態と異なり、ｎ型ＧａＮ基板５１上にＡｌＧａＮからなる下地層５２を形成した後、半導体レーザ素子層１２を形成する場合について説明する。なお、ｎ型ＧａＮ基板５１は、本発明の「下地基板」の一例である。
【００７３】
この第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子５０では、図１２に示すように、共振器方向（Ａ方向）の一方の端部（光出射面５０ａ側の端部）に段差部５１ａが形成されている。また、ｍ面（（１−１００）面）からなる主表面を有するｎ型ＧａＮ基板５１上に、第１実施形態と同様の構造を有する半導体レーザ素子層１２が形成されている。また、半導体レーザ素子層１２は、共振器長が約１５００μｍを有するとともに、［０００１］方向である共振器方向（Ａ方向）の両端部に、ｎ型ＧａＮ基板５１の主表面に対して略垂直な光出射面５０ａおよび光反射面５０ｂがそれぞれ形成されている。なお、光出射面５０ａは、本発明の「第１側面」の一例である。
【００７４】
ここで、第３実施形態では、図１２に示すように、上記第１実施形態における窒化物系半導体レーザ素子３０の製造プロセスと異なり、ｎ型ＧａＮ基板５１と半導体レーザ素子層１２との間に、下地層５２を形成する。具体的には、図１３に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板５１上に、約３μｍ〜約４μｍの厚みを有するＡｌＧａＮからなる下地層５２を成長させる。なお、下地層５２が結晶成長する際、ｎ型ＧａＮ基板５１の［０００１］方向の格子定数ｃ１よりもＡｌＧａＮからなる下地層５２の［０００１］方向の格子定数ｃ２が小さい（ｃ１＞ｃ２）ので、所定の厚みに達した下地層５２は、ｎ型ＧａＮ基板５１の格子定数ｃ１に合わせようとして下地層５２の内部に引張応力Ｒ（図１３参照）が発生する。この結果、下地層５２が局所的にＡ方向に縮むのに伴って、下地層５２には、図１３に示すようなクラック５３が形成される。なお、図１３では、下地層５２に自発的にクラック５３が形成される様子を模式的に示している。
【００７５】
また、クラック５３が形成されたｎ型ＧａＮ基板５１を平面的に見た場合、図１４に示すように、クラック５３は、ｎ型ＧａＮ基板５１の［０００１］方向（Ａ方向）と略直交する［１１−２０］方向（Ｂ方向）に沿ってストライプ状に延びるように形成される。なお、クラック５３は、本発明の「凹部」の一例である。
【００７６】
また、第３実施形態では、下地層５２にクラック５３が形成される際に、クラック５３には、ＡｌＧａＮ層の（０００−１）面を含み、ｎ型ＧａＮ基板５１の上面の（１−１００）面近傍まで達する内側面５３ａが形成される。この内側面５３ａは、ｎ型ＧａＮ基板５１の（１−１００）面からなる主表面に対して略垂直に形成される。なお、内側面５３ａは、本発明の「凹部の一方の内側面」の一例である。
【００７７】
その後、図１５に示すように、第１実施形態と同様の製造プロセスによって下地層５２上に、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５およびｐ型コンタクト層１６（図１２参照）を順次積層することにより、半導体レーザ素子層１２を形成する。なお、図１５では、半導体レーザ素子層１２のうち、ｐ型コンタクト層１６（図１２参照）が形成されていない部分の共振器方向（Ａ方向）に沿った断面構造を示している。
【００７８】
ここで、第３実施形態では、図１６に示すように、下地層５２上に半導体レーザ素子層１２を成長させた場合、Ｂ方向にストライプ状に延びるクラック５３の（０００−１）面を含む内側面５３ａにおいて、半導体レーザ素子層１２は、クラック５３の（０００−１）面を引き継ぐように［１−１００］方向（Ｃ２方向）に延びる（０００−１）面を形成しながら結晶成長する。これにより、半導体レーザ素子層１２の（０００−１）面が、窒化物系半導体レーザ素子５０における一対の共振器端面のうちの光出射面５０ａとして形成される。なお、光出射面５０ａは、本発明の「第１側面」の一例である。
【００７９】
また、第３実施形態では、クラック５３の内側面５３ａに対向する内側面５３ｂ側では、半導体レーザ素子層１２は、［１−１００］方向（Ｃ２方向）に対して所定の角度傾斜した方向に延びる（１−１０１）面からなる結晶成長面（ファセット）５０ｃを形成しながら結晶成長する。なお、結晶成長面５０ｃおよび内側面５３ｂは、それぞれ、本発明の「第２側面」および「凹部の他方の内側面」の一例である。これにより、結晶成長面５０ｃは半導体レーザ素子層１２の上面（主表面）に対して鈍角をなすように形成される。
【００８０】
そして、第１実施形態と同様の製造プロセスにより、電流ブロック層１７、ｐ側電極１８およびｎ側電極１９を順次形成する。そして、図１７に示すように、ｎ側電極１９の裏面側の（０００−１）半導体端面に対応する位置と、所定の（０００１）面を形成したい位置に、レーザスクライブまたは機械式スクライブにより、ｎ型ＧａＮ基板５１のクラック５３と平行（図１４のＢ方向）に延びるように直線状のスクライブ溝５４を形成する。この状態で、図１７に示すように、ウェハの表面側（上側）が開くようにｎ型ＧａＮ基板５１の裏面側を支点として荷重を印加することにより、ウェハを、スクライブ溝５４の位置で劈開する。これにより、半導体レーザ素子層１２の（０００１）面が、窒化物系半導体レーザ素子５０における一対の共振器端面のうちの光反射面５０ｂとして形成される。また、クラック５３に対応する領域のｎ型ＧａＮ基板５１は、クラック５３とスクライブ溝５４とを結ぶ劈開線２００に沿って分割される。なお、ｎ型ＧａＮ基板５１のクラック５３は、図１２に示すように、素子分割後、光出射面５０ａの下部に形成された段差部５１ａとなる。
【００８１】
この後、共振器方向（図１２のＡ方向）に沿って素子を分割してチップ化することによって、図１２に示した第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた窒化物系半導体レーザ素子５０が形成される。
【００８２】
第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子５０の製造プロセスでは、上記のように、ｎ型ＧａＮ基板５１上にＡｌＧａＮからなる下地層５２を形成するとともに、ｎ型ＧａＮ基板５１の格子定数ｃ１と、下地層５２の格子定数ｃ２とが、ｃ１＞ｃ２の関係を有するように構成することによって、ｎ型ＧａＮ基板５１上にＡｌＧａＮからなる下地層５２を形成する際に、下地層５２の［０００１］方向の格子定数ｃ２がｎ型ＧａＮ基板５１の［０００１］方向の格子定数ｃ１よりも小さい（ｃ１＞ｃ２）ので、ｎ型ＧａＮ基板５１側の格子定数ｃ１に合わせようとして下地層５２の内部に引張応力Ｒが生じる。この結果、下地層５２の厚みが所定の厚み以上の場合にはこの引張応力Ｒに耐え切れずに下地層５２には（０００−１）面に沿ってクラック５３が形成される。これにより、下地層５２上に半導体レーザ素子層１２の光出射面５０ａ（（０００−１）面）を結晶成長させるための基準となる（０００−１）面からなる内側面（クラック５３の内側面５３ａ）を、容易に下地層５２に形成することができる。
【００８３】
また、第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子５０の製造プロセスでは、ｎ型ＧａＮ基板５１の（１−１００）面からなる主表面と略垂直に（０００−１）面を形成する工程が、下地層５２に格子定数差に伴うクラック５３（（０００−１）面を含む内側面５３ａ）を形成する工程を含むことによって、ｎ型ＧａＮ基板５１の主表面上に半導体レーザ素子層１２を形成する際に、下地層５２に形成されたクラック５３の内側面５３ａ（（０００−１）面）を利用して、内側面５３ａを引き継ぐように（０００−１）面からなる光出射面５０ａを有する半導体レーザ素子層１２を容易に形成することができる。
【００８４】
また、第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子５０の製造プロセスでは、ｎ型ＧａＮ基板５１の主表面と略垂直に（０００−１）面を形成する工程が、下地層５２に、ｎ型ＧａＮ基板５１の主表面と略垂直な（０００１）面と実質的に平行に形成される（０００−１）面を含む内側面５３ａを形成する工程を含むように構成することによって、ｎ型ＧａＮ基板５１上に半導体レーザ素子層１２を形成する際に、格子定数差によって下地層５２に形成された（０００−１）面からなる内側面５３ａを引き継ぐように、（０００−１）面の光出射面５０ａを有する半導体レーザ素子層１２を容易に形成することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８５】
［実施例］
図１８および図１９は、図１５に示した第３実施形態の窒化物系半導体層の形成方法によるｎ型ＧａＮ基板上の半導体層の結晶成長の様子を走査型電子顕微鏡を用いて観察した顕微鏡写真である。図１４、図１８および図１９を参照して、上記第３実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。
【００８６】
この確認実験では、まず、上記した第３実施形態の製造プロセスと同様の製造プロセスを用いて、ｍ面（（１−１００）面）からなる主表面を有するｎ型ＧａＮ基板上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて３μｍ〜４μｍの厚みを有するＡｌＧａＮからなる下地層を形成した。この際、ｎ型ＧａＮ基板と下地層との格子定数差に起因して、下地層に図１８および図１９に示すようなクラックが形成された。この際、クラックは、図１９に示すように、ｎ型ＧａＮ基板の主表面に対して垂直な方向に延びる（０００−１）面を形成しているのが確認された。また、クラックは、図１４に示したように、ｎ型ＧａＮ基板の［０００１］方向（Ａ方向）と直交する［１１−２０］方向（Ｂ方向）に沿ってストライプ状に形成されたのが確認された。
【００８７】
次に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ＧａＮからなる半導体層を下地層上にエピタキシャル成長させた。この結果、図１９に示すように、クラックの（０００−１）面からなる内側面において、半導体層がこの面方位を引き継ぐように垂直方向に延びるＧａＮの（０００−１）面を形成しながら［１−１００］（Ｃ２方向）方向に結晶成長するのが確認された。これにより、下地層に設けられたクラックの片面を利用して半導体層の共振器端面（光出射面または光反射面）を形成することが可能であることが確認された。なお、図１９に示すように、クラックの（０００−１）面と反対側の内側面上には、ＧａＮの（１−１０１）面からなる傾斜面（ファセット）が形成されるのが確認された。また、この傾斜面は半導体層の上面（主表面）に対して鈍角をなすように形成されているのが確認された。また、下地層の形成時にｎ型ＧａＮ基板まで達していたクラックは、半導体層の積層に伴って、空隙の一部を埋められているのが確認された。
【００８８】
上記の確認実験の結果から、本発明による窒化物系半導体層の形成方法では、結晶成長による半導体層の形成と同時に、エッチング加工や劈開工程を用いることなく半導体層（発光層）に（０００−１）面からなる共振器端面（光出射面側）および（１−１０１）面からなる端面（半導体層の傾斜面）を形成することが可能であるのが確認された。また、半導体層が結晶成長する過程で、上記（０００−１）面および（１−１０１）面が形成される部分の成長速度よりも、半導体層の上面（主表面）が矢印Ｃ２方向（図１８参照）へ成長する成長速度が速いので、上記（０００−１）面および（１−１０１）面の平坦性のみならず、半導体層の上面（主表面）の平坦性についても向上させることができるのが確認された。
【００８９】
（第３実施形態の変形例）
図２０および図２１は、本発明の第３実施形態の変形例による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。図１２、図１３、図１５、図１６、図２０および図２１を参照して、この第３実施形態の変形例による製造プロセスでは、上記第３実施形態と異なり、ｎ型ＧａＮ基板５１上の下地層５２に破線状のスクライブ傷５６を形成することによってクラックの発生位置が制御されたクラック５５を形成する場合について説明する。なお、クラック５５は、本発明の「凹部」の一例である。
【００９０】
ここで、第３実施形態の変形例では、図２０に示すように、ｎ型ＧａＮ基板５１（図１３参照）上に、上記した第３実施形態の厚み（約３μｍ〜約４μｍ）よりも薄い臨界膜厚程度の厚みを有するＡｌＧａＮからなる下地層５２を成長させる。この際、下地層５２には、第３実施形態と同様の作用によって内部に引張応力Ｒ（図１３参照）が発生する。ここで、臨界膜厚とは、互いに異なる格子定数を有する半導体層を積層した際に、格子定数差に起因したクラックが半導体層に発生しない場合の半導体層の最小の厚みを意味する。
【００９１】
この後、図２０に示すように、レーザ光またはダイヤモンドポイントなどにより、下地層５２にＢ方向に延びる破線状（約４０μｍ間隔）のスクライブ傷５６を、Ａ方向に間隔Ｌ２（＝約１６００μｍ）で形成する。これにより、図２１に示すように、下地層５２には、破線状のスクライブ傷５６を起点として、スクライブ傷５６が形成されていない下地層５２の領域にクラックが進行する。この結果、下地層５２をＢ方向に分断する略直線状のクラック５５（図２１参照）が形成される。
【００９２】
また、その際、スクライブ傷５６も、深さ方向（図２１の紙面に垂直な方向）に分割が進む。これにより、クラック５５には、下地層５２（ＡｌＧａＮ層）の（０００−１）面からなり、図２１の紙面に垂直な方向に延びるとともに、ｎ型ＧａＮ基板５１の（１−１００）面近傍まで達する内側面５５ａ（破線で示す）が形成される。なお、クラック５５の内側面５５ａは、ｎ型ＧａＮ基板５１の（１−１００）面からなる主表面に対して略垂直に形成される。なお、内側面５５ａは、本発明の「凹部の一方の内側面」の一例である。
【００９３】
そして、上記第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子５０と同様の製造プロセスにより、半導体レーザ素子層１２を形成する。この際も、下地層５２上に半導体レーザ素子層１２を成長させた場合、Ｂ方向（図２１参照）にストライプ状に延びるクラック５５の内側面５５ａにおいて、半導体レーザ素子層１２は、クラック５５の（０００−１）面を引き継ぐように垂直方向（図１６のＣ２方向）に延びる（０００−１）面を形成しながら結晶成長することにより、光出射面５０ａ（図１６参照）が形成される。
【００９４】
また、上記第３実施形態と同様に、クラック５５の内側面５５ａに対向する内側面５５ｂ（図２１参照）側では、半導体レーザ素子層１２は、［１−１００］方向（Ｃ２方向）に対して所定の角度傾斜した方向に延びる（１−１０１）面からなる結晶成長面（ファセット）５０ｃ（図１５参照）を形成しながら結晶成長する。なお、内側面５５ｂは、本発明の「凹部の他方の内側面」の一例である。なお、第３実施形態の変形例における窒化物系半導体レーザ素子５０（図１２参照）のその他の構造および製造プロセスは、上記第３実施形態と同様である。
【００９５】
第３実施形態の変形例による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子５０の製造プロセスでは、上記のように、クラック５５の形成の際に、ｎ型ＧａＮ基板５１上に下地層５２を臨界膜厚程度の厚みに形成した後、下地層５２に対して、Ｂ方向に延びる破線状（約４０μｍ間隔）のスクライブ傷５６を共振器方向（Ａ方向）に等間隔に形成する工程を備えることによって、下地層５２は、破線状のスクライブ傷５６を起点としてＢ方向に平行に、かつ、共振器方向（Ａ方向）に等間隔にクラック５５が形成される。すなわち、上記第３実施形態のように、自発的に形成されたクラックの（０００−１）面を利用して半導体層を積層させる場合と比較して、より容易に、共振器長が揃った窒化物系半導体レーザ素子５０（図１２参照）を形成することができる。なお、第３実施形態の変形例におけるその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。
【００９６】
（第４実施形態）
図２２は、本発明の第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図２２を参照して、この第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子６０では、上記第３実施形態と異なり、略（１１−２−５）面からなる主表面を有するｎ型ＧａＮ基板６１を用いて、ｎ型ＧａＮ基板６１上にＡｌＧａＮからなる下地層６２を形成した後、半導体レーザ素子層１２を形成する場合について説明する。なお、ｎ型ＧａＮ基板６１は、本発明の「下地基板」の一例である。
【００９７】
ここで、第４実施形態では、半導体レーザ素子層１２は、ｎ型ＧａＮ基板６１の略（１１−２−５）面からなる主表面上に下地層６２を介して形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板６１の段差部６１ａは、ｎ型ＧａＮ基板６１の主表面と略垂直な（１１−２２）面からなる端面６１ｂを有している。そして、図２２に示すように、半導体レーザ素子層１２の光出射面６０ａは、ｎ型ＧａＮ基板６１の端面６１ｂを引き継ぐように結晶成長した（１１−２２）面からなる結晶成長面により構成されている。また、半導体レーザ素子層１２の光反射面６０ｂは、［１１−２２］方向（図２２のＡ２方向）に垂直な端面である（−１−１２−２）面により構成されている。なお、光出射面６０ａは、本発明の「第１側面」の一例である。
【００９８】
なお、第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子６０のその他の構造は、上記第３実施形態と同様である。
【００９９】
図２３および図２４は、図２２に示した第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。次に、図２２〜図２４を参照して、第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子６０の製造プロセスについて説明する。
【０１００】
ここで、第４実施形態では、上記第３実施形態と同様の製造プロセスにより、ｎ型ＧａＮ基板６１上に、約３μｍ〜約４μｍの厚みを有するＡｌＧａＮからなる下地層６２を成長させる。なお、ｎ型ＧａＮ基板６１の格子定数ｃ１よりも下地層６２の格子定数ｃ２が小さい（ｃ１＞ｃ２）ので、下地層５２には、結晶成長とともに図２３に示すようなクラック６３が形成される。この際、ＧａＮとＡｌＧａＮとのｃ軸の格子定数の差の方が、ＧａＮとＡｌＧａＮとのａ軸の格子定数の差よりも大きいので、クラック６３は、（０００１）面とｎ型ＧａＮ基板６１の主表面の（１１−２−５）面とに平行な［１−１００］方向（図２３の紙面に垂直な方向）に沿ってストライプ状に形成される。
【０１０１】
その後、図２３に示すように、第３実施形態と同様の製造プロセスによって下地層６２上に、ｎ型クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５およびｐ型コンタクト層１６（図２２参照）を順次積層することにより、半導体レーザ素子層１２を形成する。なお、図２３では、半導体レーザ素子層１２のうち、ｐ型コンタクト層１６（図２２参照）が形成されていない部分の共振器方向（Ａ方向）に沿った断面構造を示している。
【０１０２】
ここで、第４実施形態では、図２３に示すように、下地層６２上に半導体レーザ素子層１２を成長させた場合、［１−１００］方向にストライプ状に延びるクラック６３の内側面６３ａにおいて、半導体レーザ素子層１２は、［１１−２−５］方向（Ｃ２方向）に延びる（１１−２２）面を形成しながら結晶成長する。これにより、半導体レーザ素子層１２の（１１−２２）面が、窒化物系半導体レーザ素子６０における一対の共振器端面のうちの光出射面６０ａとして形成される。
【０１０３】
また、第４実施形態では、クラック６３の内側面６３ａに対向する内側面６３ｂ側では、半導体レーザ素子層１２は、［１１−２−５］方向（Ｃ２方向）に対して所定の角度傾斜した方向に延びる（０００−１）面からなる結晶成長面（ファセット）６０ｃを形成しながら結晶成長する。なお、結晶成長面６０ｃおよびクラック６３は、それぞれ、本発明の「第２側面」および「凹部」の一例であり、内側面６３ａおよび内側面６３ｂは、それぞれ、本発明の「凹部の一方の内側面」および「凹部の他方の内側面」の一例である。これにより、結晶成長面６０ｃは半導体レーザ素子層１２の上面（主表面）に対して鈍角をなすように形成される。
【０１０４】
そして、上記第３実施形態と同様の製造プロセスにより、図２４に示すように、半導体レーザ素子層１２上に、電流ブロック層１７およびｐ側電極１８を形成する。また、図２４に示すように、ｎ型ＧａＮ基板６１の厚みが約１００μｍになるように、ｎ型ＧａＮ基板６１の裏面を研磨した後、真空蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＮ基板６１の裏面上に、ｎ型ＧａＮ基板６１に接触するように、ｎ側電極１９を形成する。
【０１０５】
ここで、第４実施形態では、図２４に示すように、所定の共振器端面を形成したい位置を、半導体レーザ素子層１２の表面側（上面側）からｎ型ＧａＮ基板６１まで達する方向（矢印Ｃ１方向）にドライエッチングを行うことにより、半導体レーザ素子層１２の一方の側面が平坦な略（−１−１２−２）面を有する溝部６４を形成する。これにより、溝部６４の一方の側面である略（−１−１２−２）面が、窒化物系半導体レーザ素子６０における一対の共振器端面のうちの光反射面６０ｂとして形成される。
【０１０６】
そして、図２４に示すように、ｎ側電極１９の裏面側の（１１−２２）半導体端面に対応する位置と、ｎ側電極１９の裏面側の（−１−１２−２）半導体端面に対応する位置とに、レーザスクライブまたは機械式スクライブにより、ｎ型ＧａＮ基板６１の溝部６４と平行（図２４の紙面に垂直な方向）に延びるように直線状のスクライブ溝６５を形成する。この状態で、図２４に示すように、ウェハの表面側（上側）が開くようにｎ型ＧａＮ基板６１の裏面側を支点として荷重を印加することにより、ウェハを、スクライブ溝６５の位置で分離する。また、クラック６３に対応する領域のｎ型ＧａＮ基板６１は、クラック６３とスクライブ溝６５とを結ぶ劈開線２００に沿って分割される。なお、ｎ型ＧａＮ基板６１のクラック６３は、図２２に示すように、素子分割後、光出射面６０ａの下部に形成された段差部６１ａとなる。
【０１０７】
この後、共振器方向（図２２のＡ方向）に沿って素子を分割してチップ化することによって、図２２に示した第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた窒化物系半導体レーザ素子６０が形成される。
【０１０８】
第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子６０の製造プロセスでは、上記のように、半導体レーザ素子層１２を形成する工程を、（１１−２２）面からなる光出射面６０ａと対向する領域に、クラック６３の内側面６３ｂを起点として結晶成長面６０ｃを有する半導体レーザ素子層１２を形成する工程を含むように構成することによって、半導体レーザ素子層１２がｎ型ＧａＮ基板６１上に結晶成長する際に、成長層の上面（半導体レーザ素子層１２の主表面）が成長する成長速度よりも、クラック６３の内側面６３ｂを起点とした結晶成長面６０ｃが形成される成長速度が遅いので、成長層の上面（主表面）が平坦性を保ちながら成長する。これにより、光出射面６０ａのみならず結晶成長面６０ｃを形成しない場合の半導体レーザ素子層１２の成長層の表面と比較して、活性層１４を有する半導体レーザ素子層１２の表面の平坦性をさらに向上させることができる。
【０１０９】
また、第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子６０の製造プロセスでは、結晶成長面６０ｃを（０００−１）面からなるように構成することによって、ｎ型ＧａＮ基板６１上に（０００−１）面のようなファセットに該当しない側面（端面）を形成する場合の半導体レーザ素子層１２の成長層の上面（主表面）と比較して、ｎ型ＧａＮ基板６１上に（０００−１）面からなるファセット（結晶成長面６０ｃ）を形成する場合の成長層の主表面（上面）が確実に平坦性を有するように形成することができる。また、結晶成長面６０ｃは、半導体レーザ素子層１２の主表面よりも成長速度が遅いので、結晶成長によって、容易に結晶成長面６０ｃを形成することができる。
【０１１０】
また、第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子６０の製造プロセスでは、半導体レーザ素子層１２の光出射面６０ａを、ｎ型ＧａＮ基板６１の（１１−２−５）面に対して略垂直であるように構成することによって、劈開工程を用いることなく、光出射面６０ａからなる共振器端面を有する半導体レーザ素子層１２（活性層１４）を容易に形成することができる。
【０１１１】
なお、第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた窒化物系半導体レーザ素子６０の製造プロセスにおけるその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。
【０１１２】
（第５実施形態）
図２５は、本発明の第５実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップの構造および製造プロセスを説明するための断面図である。図２５を参照して、第５実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップ１００の構造について説明する。
【０１１３】
この第５実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップ１００は、ａ面（（１１−２０）面）を主表面とするウルツ鉱構造の窒化物半導体からなる。また、発光ダイオードチップ１００の形状は、平面的に見て（発光ダイオードチップ１００の上面側から見て）、正方形状、長方形状、菱形または平行四辺形などの形状を有する。
【０１１４】
また、発光ダイオードチップ１００は、図２５に示すように、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板１０１上に、発光素子層１０２が形成されている。また、発光素子層１０２には、約０．５μｍの厚みを有するｎ型Ａｌ０．０１Ｇａ０．９９Ｎからなるｎ型クラッド層１０３と、約２ｎｍの厚みを有するＧａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる井戸層（図示せず）と、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷ構造からなる発光層１０４とが形成されている。また、発光層１０４上には、約０．２μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層を兼ねるｐ型クラッド層１０５が形成されている。なお、ｎ型ＧａＮ基板１０１は、本発明の「基板」の一例であり、発光素子層１０２、ｎ型クラッド層１０３、発光層１０４およびｐ型クラッド層１０５は、それぞれ、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。
【０１１５】
ここで、第５実施形態ではｎ型クラッド層１０３からｐ型クラッド層１０５にかけて、発光素子層１０２の（０００−１）面からなる結晶成長面１０２ａと、（１１−２２）面からなる結晶成長面１０２ｂとによって凹部１１０が形成されている。なお、結晶成長面１０２ａおよび結晶成長面１０２ｂは、それぞれ、本発明の「第１側面」および「第２側面」の一例である。また、結晶成長面１０２ａは、後述する製造プロセス時にｎ型ＧａＮ基板１０１の主表面に予め形成された溝部１１１の（０００−１）面からなる内側面１１１ａを引き継ぐように、ｎ型ＧａＮ基板１０１の主表面に対して略垂直な方向（［１１−２０］方向）に伸びるように形成されている。また、結晶成長面１０２ｂは、溝部１１１の内側面１１１ｂを起点とした傾斜面からなり、発光素子層１０２の上面（主表面）に対して鈍角をなすように形成されている。なお、溝部１１１および内側面１１１ａは、それぞれ、本発明の「凹部」および「凹部の一方の内側面」の一例である。なお、図２５では、図示の関係上、内側面１１１ａおよび内側面１１１ｂの符号を図中の一部の溝部１１１にのみ記載している。
【０１１６】
また、ｎ型ＧａＮ基板１０１の下面上には、ｎ側電極１０６が形成されている。また、凹部１１０には、発光波長に対して透明なＳｉＯ２などの絶縁膜１１２が形成され、絶縁膜１１２とｐ型クラッド層１０５とを覆うように、透光性を有するｐ側電極１０７が形成されている。
【０１１７】
次に、図２５を参照して、第５実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップ１００の製造プロセスについて説明する。
【０１１８】
まず、エッチング技術を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１０１のａ面（（１１−２０）面）からなる主表面に、［０００１］方向（Ａ方向）に約５μｍの幅Ｗ２を有するとともに、約２μｍの深さを有し、［１−１００］方向（図２５の紙面に垂直な方向）に延びる複数の溝部１１１を形成する。また、溝部１１１は、Ａ方向に、約５０μｍ（＝Ｗ２＋Ｌ３）周期でストライプ状に形成する。なお、図２５では、図示の関係上、溝部１１１の形成に関する寸法（Ｗ１およびＬ１）を図中の一部の溝部１１１にのみ記載している。
【０１１９】
ここで、第５実施形態の製造プロセスでは、図２５に示すように、溝部１１１には、ｎ型ＧａＮ基板１０１の（１１−２０）面に対して略垂直な（０００−１）面からなる内側面１１１ａと、ｎ型ＧａＮ基板１０１の（１１−２０）面に対して略垂直な（０００１）面からなる内側面１１１ｂとが形成される。なお、内側面１１１ｂは、本発明の「凹部の他方の内側面」の一例である。
【０１２０】
次に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、溝部１１１を有するｎ型ＧａＮ基板１０１上に、ｎ型クラッド層１０３、発光層１０４およびｐ型クラッド層１０５などを順次積層することにより、発光素子層１０２を形成する。
【０１２１】
この際、第５実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板１０１上に発光素子層１０２を成長させた場合、［１−１００］方向に延びる溝部１１１の（０００−１）面からなる内側面１１１ａにおいて、発光素子層１０２は、溝部１１１の（０００−１）面を引き継ぐように［１１−２０］方向（Ｃ２方向）に延びる（０００−１）面からなる結晶成長面１０２ａを形成しながら結晶成長する。また、溝部１１１の（０００−１）面に対向する（０００１）面（内側面１１１ｂ）側では、発光素子層１０２は、［１１−２０］方向（Ｃ２方向）に対して所定の角度傾斜した方向に延びる（１１−２２）面からなる結晶成長面（ファセット）１０２ｂを形成しながら結晶成長する。これにより、結晶成長面１０２ｂは発光素子層１０２の上面（主表面）に対して鈍角をなすように形成される。
【０１２２】
その後、図２５に示すように、発光素子層１０２の結晶成長面１０２ａ（（０００−１）面）および結晶成長面１０２ｂ（（１１−２２）面）に挟まれた凹部１１０（溝部１１１を含む溝部１１１の上部の領域）を埋めるように発光波長に対して透明なＳｉＯ２などの絶縁膜１１２を形成する。そして、絶縁膜１１２および発光素子層１０２の上面上にｐ側電極１０７を形成するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１０１の下面上にｎ側電極１０６を形成する。このようにして、図２５に示した第５実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた発光ダイオードチップ１００が形成される。
【０１２３】
第５実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップ１００の製造プロセスでは、上記のように、発光素子層１０２の表面側から発光層１０４の下部（ｎ型ＧａＮ基板１０１の主表面）まで達するように窪んだ複数の凹部１１０を形成することによって、発光層１０４の内部を発光層１０４に平行に伝播する光が、凹部１１０より発光素子層１０２の外部に取り出しやすくなる。これにより、発光ダイオードチップ１００の発光効率をより向上させることができる。
【０１２４】
また、第５実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップ１００の製造プロセスでは、ｎ型ＧａＮ基板１０１に予め溝部１１１を形成するとともに、発光素子層１０２の結晶成長を利用して、溝部１１１の内側面１１１ａおよび１１１ｂをそれぞれ起点とした結晶成長面１０２ａおよび１０２ｂからなる複数の凹部１１０を形成することによって、平坦なｎ型ＧａＮ基板上に発光素子層を形成した後に、エッチングなどにより溝部１１１を形成する場合と異なり、発光ダイオードチップ１００の製造プロセスを簡略化させることができる。また、上記の効果に加えて、エッチングなどにより溝部１１１を形成する工程を必要としないので、発光素子層１０２にエッチングに伴う損傷が生じることが抑制される。これにより、発光素子の特性に悪影響が生じるのを抑制することができる。
【０１２５】
なお、第５実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた発光ダイオードチップ１００の製造プロセスにおけるその他の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【０１２６】
（第６実施形態）
図２６は、本発明の第６実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップの構造および製造プロセスを説明するための断面図である。図２６を参照して、第６実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップ１２０の製造プロセスでは、上記第５実施形態と異なり、ｎ型ＧａＮ基板１２１上にＡｌＧａＮからなる下地層１３０を形成した後、発光素子層１２２を形成する場合について説明する。なお、ｎ型ＧａＮ基板１２１は、本発明の「下地基板」の一例である。
【０１２７】
この第６実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップ１２０は、（１１−２−２）面を主表面とするウルツ鉱構造の窒化物半導体からなる。また、発光ダイオードチップ１２０の形状は、平面的に見て（発光ダイオードチップ１２０の上面側から見て）、正方形状、長方形状、菱形または平行四辺形などの形状を有する。
【０１２８】
ここで、第６実施形態における発光ダイオードチップ１２０の製造プロセスでは、図２６に示すように、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮ基板１２１上に、約３μｍ〜約４μｍの厚みを有するＡｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる下地層１３０を成長させる。なお、下地層１３０が結晶成長する際、ｎ型ＧａＮ基板１２１の格子定数ｃ１よりも下地層１３０の格子定数ｃ２が小さい（ｃ１＞ｃ２）ので、所定の厚みに達した下地層１３０は、ｎ型ＧａＮ基板１２１の格子定数ｃ１に合わせようとして下地層１３０の内部に引張応力が発生する。この結果、下地層１３０が局所的にＡ方向に縮むのに伴って、下地層１３０には、図２６に示すようなクラック１３１が形成される。ここで、ＧａＮとＡｌＧａＮとのｃ軸の格子定数の差の方が、ＧａＮとＡｌＧａＮとのａ軸の格子定数の差よりも大きいので、クラック１３１は、（０００１）面とｎ型ＧａＮ基板１２１の主表面の（１１−２−２）面とに平行な［１−１００］方向（図２６の紙面に垂直な方向）に沿ってストライプ状に形成される。なお、クラック１３１は、本発明の「凹部」の一例である。
【０１２９】
その後、上記第５実施形態と同様の製造プロセスにより、下地層１３０上に、約０．５μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮからなるｎ型クラッド層１２３と、約２ｎｍの厚みを有するＧａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる井戸層（図示せず）と、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷ構造からなる発光層１２４と、約０．２μｍの厚みを有するｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層を兼ねるｐ型クラッド層１２５とを順次積層することにより、発光素子層１２２を形成する。なお、発光素子層１２２、ｎ型クラッド層１２３、発光層１２４およびｐ型クラッド層１２５は、それぞれ、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。
【０１３０】
この際、第６実施形態では、ｎ型ＧａＮ基板１２１上に発光素子層１２２を成長させた場合、［１−１００］方向にストライプ状に延びるクラック１３１の内側面１３１ａにおいて、発光素子層１０２は、ｎ型ＧａＮ基板１２１の［１１−２−２］方向（Ｃ２方向）に対して所定の角度傾斜した方向に延びる（０００−１）面からなる結晶成長面（ファセット）１２２ａを形成しながら結晶成長する。また、クラック１３１の内側面１３１ａに対向する内側面１３１ｂ側では、発光素子層１２２は、ｎ型ＧａＮ基板１２１の［１１−２−２］方向（Ｃ２方向）に対して所定の角度傾斜した方向に延びる（１１−２２）面からなる結晶成長面（ファセット）１２２ｂを形成しながら結晶成長する。なお、内側面１３１ａおよび内側面１３１ｂは、それぞれ、本発明の「凹部の一方の内側面」および「凹部の他方の内側面」の一例であり、結晶成長面１２２ａおよび結晶成長面１２２ｂは、それぞれ、本発明の「第１側面」および「第２側面」の一例である。これにより、結晶成長面１２２ａおよび１２２ｂは、発光素子層１２２の上面（主表面）に対してそれぞれ鈍角をなすように形成される。
【０１３１】
その後、図２６に示すように、発光素子層１２２の（０００−１）面からなる結晶成長面１２２ａおよび（１１−２２）面からなる結晶成長面１２２ｂに挟まれた凹部１３２（クラック１３１の上部の領域）を埋めるように発光波長に対して透明なＳｉＯ２などの絶縁膜１３３を形成する。そして、絶縁膜１３３および発光素子層１２２の上面上にｐ側電極１２７を形成するとともに、ｎ型ＧａＮ基板１２１の下面上に、ｎ側電極１２６を形成する。このようにして、図２６に示した第６実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた発光ダイオードチップ１２０が形成される。
【０１３２】
第６実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップ１２０の製造プロセスでは、上記のように、発光素子層１２２の表面側から発光層１２４の下部（ｎ型ＧａＮ基板１２１の主表面）まで達するように窪んだ複数の凹部１３２を形成することによって、発光層１２４の内部を発光層１２４に平行に伝播する光が、凹部１３２より発光素子層１２２の外部に取り出しやすくなる。これにより、発光ダイオードチップ１２０の発光効率をより向上させることができる。なお、第６実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた発光ダイオードチップ１２０の製造プロセスにおけるその他の効果は、上記第３実施形態および第５実施形態と同様である。
【０１３３】
（第７実施形態）
図２７は、本発明の第７実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップの構造を説明するための断面図である。図２７を参照して、第７実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップ１４０では、上記第６実施形態と異なり、（１−１０−２）面からなる主表面を有するｎ型ＧａＮ基板１４１を用いて、主表面上の下地層１３０にｎ型ＧａＮ基板１４１の［１１−２０］方向（図２７の紙面に垂直な方向）にストライプ状に延びるクラック１３１を形成した後に、発光素子層１２２を形成する場合について説明する。なお、ｎ型ＧａＮ基板１４１は、本発明の「下地基板」の一例である。
【０１３４】
ここで、第７実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップ１４０の製造プロセスでは、Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる下地層１３０には、上記第６実施形態と同様の作用によって、下地層１３０の（０００１）面とｎ型ＧａＮ基板１４１の主表面の（１−１０−２）面とに平行な［１１−２０］方向（図２７の紙面に垂直な方向）に沿ってストライプ状に伸びるクラック１３１が形成される。
【０１３５】
その後、上記第６実施形態と同様の製造プロセスにより、下地層１３０上に、ｎ型クラッド層１２３と、約２ｎｍの厚みを有するＧａ０．７Ｉｎ０．３Ｎからなる井戸層（図示せず）と、Ｇａ０．９Ｉｎ０．１Ｎからなる障壁層（図示せず）とを積層したＭＱＷからなる発光層１２４と、ｐ型クラッド層１２５とを順次積層することにより、発光素子層１２２を形成する。
【０１３６】
この際、ｎ型ＧａＮ基板１４１上に発光素子層１２２を成長させた場合、［１１−２０］方向にストライプ状に延びるクラック１３１の内側面１３１ａにおいて、発光素子層１０２は、ｎ型ＧａＮ基板１２１の［１−１０−２］方向（Ｃ２方向）に対して所定の角度傾斜した方向に延びる（０００−１）面からなる結晶成長面（ファセット）１２２ｃを形成しながら結晶成長する。また、クラック１３１の内側面１３１ａに対向する内側面１３１ｂ側では、発光素子層１２２は、ｎ型ＧａＮ基板１４１の［１−１０−２］方向（Ｃ２方向）に対して所定の角度傾斜した方向に延びる（１−１０１）面からなる結晶成長面（ファセット）１２２ｄを形成しながら結晶成長する。なお、結晶成長面１２２ｃおよび結晶成長面１２２ｄは、それぞれ、本発明の「第１側面」および「第２側面」の一例である。
【０１３７】
なお、第７実施形態によるその他の製造プロセスは、上記第６実施形態と同様である。このようにして、図２７に示した第７実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた発光ダイオードチップ１４０が形成される。
【０１３８】
なお、第７実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた発光ダイオードチップ１４０の製造プロセスにおける効果は、上記第６実施形態と同様である。
【０１３９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１４０】
たとえば、上記第１〜第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、半導体レーザ素子層１２を、ＡｌＧａＮやＩｎＧａＮなどの窒化物系半導体層により形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子層１２を、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮ、ＴｌＮおよびこれらの混晶からなるウルツ構造の窒化物系半導体層により形成してもよい。
【０１４１】
また、上記第５〜第７実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップの製造プロセスでは、半導体レーザ素子層１２を、ＡｌＧａＮやＩｎＧａＮなどの窒化物系半導体層により形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子層１２を、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮ、ＴｌＮおよびこれらの混晶からなるウルツ構造の窒化物系半導体層により形成してもよい。
【０１４２】
また、上記第１および第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、ｎ型ＧａＮ基板のｍ面（（１−１００）面）からなる主表面上に半導体レーザ素子層を形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、たとえばａ面（（１１−２０）面）などのｎ型ＧａＮ基板の（０００±１）面に垂直な面を、半導体レーザ素子層を形成する際の主表面としてもよい。
【０１４３】
また、上記第１および第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、半導体レーザ素子層１２の（０００−１）端面を光出射面３０ａ（５０ａ）とするとともに、（０００１）端面を光反射面３０ｂ（５０ｂ）とした例について示したが、本発明はこれに限らず、（０００１）端面を光出射面とするとともに、（０００−１）端面を光反射面としてもよい。
【０１４４】
また、上記第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、半導体レーザ素子層１２の（１−１０１）端面を光出射面４０ａとするとともに、（−１１０−１）端面を光反射面４０ｂとした例について示したが、本発明はこれに限らず、（−１１０−１）端面を光出射面とするとともに、（１−１０１）端面を光反射面としてもよい。
【０１４５】
また、上記第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、半導体レーザ素子層１２の（１１−２２）端面を光出射面６０ａとするとともに、（−１−１２−２）端面を光反射面６０ｂとした例について示したが、本発明はこれに限らず、（−１−１２−２）端面を光出射面とするとともに、（１１−２２）端面を光反射面としてもよい。
【０１４６】
また、上記第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、ｎ型ＧａＮ基板と下地層との格子定数差を利用して下地層に自発的にクラックが形成されるのを利用した例について示したが、本発明はこれに限らず、上記第３実施形態の変形例と同様に、ｎ型ＧａＮ基板上の下地層に破線状のスクライブ傷を形成することによってクラックの発生位置が制御されたクラックを形成するようにしてもよい。
【０１４７】
また、上記第１〜第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いた窒化物系半導体レーザ素子では、基板としてＧａＮ基板を使用した例について示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、ａ面（（１１−２０）面）を主表面とする窒化物系半導体を予め成長させたｒ面（（１−１０２）面）サファイア基板や、ａ面（（１１−２０）面）またはｍ面（（１−１００）面）を主表面とする窒化物系半導体を予め成長させたａ面ＳｉＣ基板またはｍ面ＳｉＣ基板などを使用してもよい。また、上記の非極性窒化物系半導体を予め成長させたＬｉＡｌＯ２・ＬｉＧａＯ２基板などを用いてもよい。
【０１４８】
また、上記第３実施形態、上記第３実施形態の変形例および上記第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、下地基板としてｎ型ＧａＮ基板を用いるとともに、ｎ型ＧａＮ基板上にＡｌＧａＮからなる下地層を形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、下地基板としてＩｎＧａＮ基板を用いるとともに、ＩｎＧａＮ基板上にＧａＮまたはＡｌＧａＮからなる下地層を形成してもよい。
【０１４９】
また、上記第３および第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、ｎ型ＧａＮ基板と下地層との格子定数差を利用して下地層に自発的にクラックが形成されるのを利用した例について示したが、本発明はこれに限らず、下地層５２（図１４参照）のＢ方向（図１４参照）の両端部（ｎ型ＧａＮ基板５１のＢ方向の端部に対応する領域）にのみスクライブ傷を形成してもよい。このように構成しても、両端部のスクライブ傷を起点としてＢ方向に延びるクラックを導入することができる。
【０１５０】
また、上記第３実施形態の変形例による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、下地層５２にクラック導入用のスクライブ傷５６を破線状（約４０μｍ間隔）に形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、下地層５２のＢ方向（図２０参照）の両端部（ｎ型ＧａＮ基板５１の端部に対応する領域）にスクライブ傷を形成してもよい。このように構成しても、両端部のスクライブ傷を起点としてＢ方向に延びるクラックを導入することができる。
【０１５１】
また、上記第６および第７実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップの製造プロセスでは、ｎ型ＧａＮ基板と下地層との格子定数差を利用して下地層に自発的にクラックが形成されるのを利用した例について示したが、本発明はこれに限らず、上記第３実施形態の変形例と同様に、ｎ型ＧａＮ基板１２１（１４１）上の下地層１３０に破線状のスクライブ傷を形成することによってクラックの発生位置が制御されたクラック１３１を形成するようにしてもよい。さらには、下地層１３０のＢ方向（図２６の紙面に垂直な方向）の両端部（ｎ型ＧａＮ基板１２１（１４１）のＢ方向の端部に対応する領域）にのみスクライブ傷を形成してもよい。このように構成しても、両端部のスクライブ傷を起点としてＢ方向に延びるクラック１３１を導入することができる。
【０１５２】
また、上記第１実施形態〜第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、平坦な基板上に下部クラッド層、発光層（活性層）および上部クラッド層などを順次形成し、その上の電流路を電流ブロック層により狭く制限する構造利得導波型のオキサイドストライプ構造を有する窒化物系半導体レーザ素子を形成する例について示したが、本発明はこれに限らず、リッジ部をＳｉＯ２またはＡｌＧａＮなどからなる電流ブロック層で埋め込んだ屈折率導波型のリッジ導波構造を有する窒化物系半導体レーザ素子を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体発光素子の概略的な構成を説明するための断面図である。
【図２】窒化物系半導体の結晶方位と、本発明の窒化物系半導体層の形成方法を用いて半導体素子を形成する場合の基板の主表面の法線方向の範囲を示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。
【図４】図３に示した窒化物系半導体レーザ素子の構造を説明するための、半導体レーザ素子の共振器方向に沿った断面図である。
【図５】図３および図４に示した第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。
【図６】図３および図４に示した第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図７】図３および図４に示した第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図８】図３および図４に示した第１実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
【図１０】図９に示した第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１１】図９に示した第２実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
【図１３】図１２に示した第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１４】図１２に示した第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。
【図１５】図１２に示した第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１６】図１５に示した第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための拡大断面図である。
【図１７】図１２に示した第３実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１８】図１５に示した第３実施形態の窒化物系半導体層の形成方法によるｎ型ＧａＮ基板上の半導体層の結晶成長の様子を走査型電子顕微鏡を用いて観察した顕微鏡写真である。
【図１９】図１５に示した第３実施形態の窒化物系半導体層の形成方法によるｎ型ＧａＮ基板上の半導体層の結晶成長の様子を走査型電子顕微鏡を用いて観察した顕微鏡写真である。
【図２０】本発明の第３実施形態の変形例による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。
【図２１】本発明の第３実施形態の変形例による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための平面図である。
【図２２】本発明の第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
【図２３】図２２に示した第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図２４】図２２に示した第４実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図２５】本発明の第５実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップの構造および製造プロセスを説明するための断面図である。
【図２６】本発明の第６実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップの構造および製造プロセスを説明するための断面図である。
【図２７】本発明の第７実施形態による窒化物系半導体層の形成方法を用いて形成した発光ダイオードチップの構造を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１  第１半導体（基板、窒化物系半導体層）
２  発光層（窒化物系半導体層）
３  第２半導体（窒化物系半導体層）
１１、４１、１０１、１２１、１４１  ｎ型ＧａＮ基板（基板）
１２  半導体レーザ素子層（窒化物系半導体層）
１３  ｎ型クラッド層（窒化物系半導体層）
１４  活性層（窒化物系半導体層）
１５  ｐ型クラッド層（窒化物系半導体層）
１６  ｐ型コンタクト層（窒化物系半導体層）
２０、４２、１１１  溝部（凹部）
２０ａ、４２ａ  内側面（凹部の一方の内側面）
２０ｂ、４２ｂ  内側面（凹部の他方の内側面）
３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ  光出射面（第１側面）
３０ｃ、４０ｃ、５０ｃ、６０ｃ  結晶成長面（第２側面）
５１、６１  ｎ型ＧａＮ基板（下地基板）
５２、６２、１３０  下地層
５３、５５、６３、１３１  クラック（凹部）
５３ａ、５５ａ、６３ａ、１１１ａ、１３１ａ  内側面（凹部の一方の内側面）
５３ｂ、５５ｂ、６３ｂ、１１１ｂ、１３１ｂ  内側面（凹部の他方の内側面）
１０２、１２２  発光素子層（窒化物系半導体層）
１０２ａ、１２２ａ、１２２ｃ  結晶成長面（第１側面）
１０２ｂ、１２２ｂ  １２２ｄ  結晶成長面（第２側面）
１０３、１２３  ｎ型クラッド層（窒化物系半導体層）
１０４、１２４  発光層（窒化物系半導体層）
１０５、１２５  ｐ型クラッド層（窒化物系半導体層）
【図１】
0005245031.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005245031.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２４】
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【図２７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２６】
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